CN1092957A

CN1092957A - 调节有机物质水分含量的方法

Info

Publication number: CN1092957A
Application number: CN93120741A
Authority: CN
Inventors: W·D·温特松; J·C·克伦普; E·B·菲谢尔
Original assignee: Philip Morris Products Inc
Current assignee: Philip Morris Products Inc
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1994-10-05
Anticipated expiration: 2013-10-29
Also published as: MX9306795A; MY109619A; FI103373B1; PL172905B1; LV11096A; DK0595616T3; HU9303088D0; EP0595616A2; EG20133A; JP3696260B2; CA2109153C; HUT66915A; UA29384C2; EP0595616B1; BG62028B1; SK119393A3; CO4230157A1; FI103373B; NO304095B1; PL300893A1

Abstract

本发明提供了一种重排烟草的方法，它不会导致平衡烟草的CV明显下降或是导致烟草明显地降解。将待重排的烟草与相对湿度接近烟草平衡状态的气流接触。随着烟草OV含量的增加，接触烟草的气流的相对湿度也被提高，以影响烟草的重排。还提供了一种干燥烟草的方法，它不会导致平衡烟草的 CV明显的下降或是导致烟草明显地降解。将有待干燥的烟草与相对湿度接近或低于烟草平衡状态的气流接触。随着烟草的OV含量下降，接触烟草的气流的相对湿度也被减少，以影响烟草的干燥。

Description

本发明涉及重新调节，即提高物质的水分含量和干燥烟草或其它吸湿的有机物质的方法，这些有机物质诸如药用产品和农产品，包括但不局限于水果、蔬菜、谷类、咖啡和茶。更具体地说，本发明涉及用受控湿气润湿或干燥这些物质的方法。

很久以来，本领域一直希望控制各种有机物质水分含量，包括烟草。例如，已被加工成有用产品的烟草的水分含量就多次改变过。每一加工步骤例如除茎、切碎、混合成分、添加香料、膨化和加工卷烟都需要一定的最佳含水量，这些含水量必需小心控制，以确保获得优质的烟草制品和其它吸水的有机物质制品。而且，改变烟草水分含量的方式对终产品的物理的、化学的和主观的特性都有持久的影响。因此，用于引起烟草或其它有机物质水分含量变化的方法是重要的。

已膨胀烟草的重排是一种特制需要的工序。通常，由膨胀工序所得到的烟草其水分含量低于6%，而且常常低于3%。在这样低的水分含量下，烟草十分容易断裂。另外，膨胀过的烟草结构在重排时会发生塌陷，即全部或部分烟草回复至未膨胀状态。这种塌陷会导致填充力的损失，从而降低由膨胀过程所产生的效益。

曾用过多种重排膨化烟草的方法。最常见的方法是用水雾喷在烟草上，通常，同时在滚洞里翻动烟草。另一个方法是把饱和蒸气作为重排介质。再一个方法是通过传送带上的烟草流动床吹高湿度空气，如在美国专利4，178，946中所公开的。

上述方法用于膨化烟草时，无一是令人完全满意的。在喷雾滚洞里转动烟草会导致易碎的膨化烟草断裂。直接与流体水接触倾向于引起膨化烟草结构塌陷。蒸气重排同样会导致膨化的烟草结构塌陷。这或许部分归因于蒸气环境中的高温，将膨化烟草置于任何会发生水凝聚现象的气雾环境中，如蒸气或高湿度空气环境都导致塌陷。

有一用于避免发生上述缺陷的方法是将干燥，膨化的烟草置于含有理想湿度空气的室内，并使烟草在该室中平衡24～48小时的时间。通过该室的空气速度保持极低，一般不起过每分钟25英尺。该方法导致膨化的烟草结构极少塌陷或不塌陷，然而，由于要求24～48小时这么长的一段时间，使其只能局限于实验室研究。

有人试图通过提高气流速度来减少这种平衡过程所需的驻留时间。这一方法未取得成功，因为它不能够重现在缓慢的实验室平衡中所观测到的维持填充力的能力，为适应所需较长的驻留时间，所需的携带烟草传送带的大小，从该传送带上输出的烟草制品的水分含量的不均匀性，以及这种装置的火灾发生率，都证明该方法不成功，正如美国专利4，202，357中所公开的。

在烟草加工中将干燥作为控制水分含量的手段与重排具有同等重要的地位。当烟草被干燥时，能影响烟草制品的物理和主观品质的物理和化学变化都会发生。因此，干燥烟草的方法是非常重要的。

有二种干燥设备常被烟草行业采用：旋转干燥器和带式或板式干燥器。偶尔也采用气动干燥器。根据干燥操作的需要来选择特定的干燥器。例如，带式或板式干燥器常用于干燥条状烟草，而旋转干燥器被用于干燥切碎的烟草。旋转式干燥器和带式干燥器均可用于干燥烟茎。

在带式干燥器中，烟草被铺在多孔带上，气流向上或向下穿过带和烟草床。经常发生烟草的不均匀干燥现象，因为烟草床上被鼓风的通道使得干燥空气能局部绕过烟草。

用于烟草行业的大多数旋转干燥器都衬有蒸气螺旋管，并可用作间接或直接加热的干燥器，这要取决于是对装有烟草的干燥壳体的外部或是内部加热。而且，还可将其顺流操作，即烟草和气流的方向相同，或是逆流操作，即烟草和气流的方向相反。旋转干燥必须小心加以控制，以免过干，过干既会导致化学变化，还会引起因转动而造成不必要的断裂。另外，如果干燥进行的过快，会在烟草的外表面形成一层抗渗层，它会使得烟草里面的水分难于扩散到表面。这种抗渗层的形成减慢了干燥速度，并导致干燥的不均匀性。

用旋转干燥器或带式干燥器干燥烟草结果会成为能导致烟草发生化学和物理变化的热处理。并非总是不理想，这些变化是由从烟草中除去水分的目标所导致的。在典型的烟草应用中，由于需要在有限的时间内干燥烟草。这就要求对干燥步骤引进的热处理进行限制，以避免干燥要求的处理条件脱离热处理最佳条件。

本发明是由独立权利要求限定的，这些权利要求将被论及。

本发明实施例的优点是烟草或其它合适的吸湿的产品和农产品，包括但不局限于水果、蔬菜、谷物、咖啡和茶可被重排或干燥而很少或没有断裂，即使是在膨化工序中易裂的烟草。它还具有如下优点;它可以重排膨化烟草而很少或不会损失膨化烟草结构，并能够在接近大气压力的条件下干燥烟草或其它合适的吸湿有机物质。例如，不采用真空在一选定的温度下可以在该处理中在一定程度上控制所进行的热处理，而这种控制在常规的烟草干燥方法中是达不到的。

在具体体现本发明的一个优选方法中，烟草或其它合适的有机物质的水分含量变化是通过将其同相对湿度被小心控制在上述有机物质的平衡相对湿度以上或以下的空气接触而实现的。在处理过程中可持续提高或降低空气的相对湿度，只要有此需要，以便在空气相对湿度与所接触的有机物质的平衡相对湿度之间保持一个受控的湿度差。小心连续地控制相对湿度，可以控制有机物质与其周围的水分交换速率，以最大限度减少烟草的结构变化。将相对湿度用作水分质量交换的主要驱动力，可以独立地控制热处理。该方法可以分批或连续方式实施。

此外，该方法的实施还可以不采用转筒，从而可避免由此导致的断裂现象的发生。

下面将结合附图说明体现本发明及其优选实施例的方法实例，其中：

图1空气相对湿度（RH）百分数与烟草水分含量或OV的关系曲线图;

图2是根据本发明的方法通过超长时间地提高空气的RH来重排吸湿的有机物质的实验设备示意图;

图3是以连续方式实施本发明方法的典型设备的局部剖视图;

图3a是图3所示螺旋传送带体一部分的截面图;

图4是适于以连续方式实施本发明的另一种设备的示意图;

图5是表示本发明应用于重排过程的方框图;

图6表示超长时间地接近烟草的空气的典型RH典型，是在在图3所示设备中重排烟草期间得到的。

本发明涉及调节烟草或其它合适的吸湿性有机物质的水分含量的方法，上述有机物质诸如药用产品和农产品，包括但不局限于水果、蔬菜、谷类;咖啡和茶，该方法能使被处理烟草的断裂、物理结构的变化或热至化学成分的变化减至最小。更具体地说，本发明涉及将湿度受控的空气用于重排或干燥烟草或其它合适的吸湿性有机物质。烟草或其它合适吸湿性有机物质的水分含量通过视需要逐渐连续地提高或降低与其接触的空气的相对湿度而被提高或是减少。水分交换以这种方式控制，其它处理可以改变，如温度、空气流速和空气压力可以单独优选。

两种常用于表征烟草的物理结构的方法是汽缸容积（CV）和比容（SV）。这些测量方法在评估该方法在重排烟草的优点方面尤为有价值。

汽缸容积（CV）

将重20克未膨化的烟草填料或10克膨化的烟草填料放入由Heinr.Borgwaldt公司[（Heinr.Borgwaldt GmbH，Schnackenburgallee No.15，Postfack 54 07 02，2000汉堡54，德国）]设计的直径为6cm的DD-60型比重计筒里。将2公斤重直径为5.6cm的活塞放在上述比重计筒里的烟草上30秒钟。读出被压实烟草的体积并用烟草样品的重量除之即得到汽缸容积（单位cc/g）。该试验测定了特定重量烟草填料的视体积。所得烟草填料的体积被视为汽缸体积。该试验是在75°F，60%RH的标准环境条件下进行的，除了另有说明，通常将样品在该环境下预处理24-48小时。

比容（SV）

术语“比容”是用于测量固体物质，如烟草所占体积的单位，利用的是阿基米德流体移动原理。一种物质的比容是通过取其实际密度的倒数而得出的。比容以“cc/g”表示。水银孔隙度和氦比重计都是适于进行上述测量的方法。而且其结果相当良好。当采用氦比重计时。将在100℃下干燥3小时或是平衡过的称过重量的烟草样品放入2042-1型Quantachrome五角比重计的小室中（该比重计由Quantachrome公司制造，5Aerial Way，Syosset，纽约）。然后清除该小室并用氦气充压。将由烟草排除氦的体积与充满空气的样品室所需的体积相比较。烟草的体积是根据理想气体定律的基本原理确定的。除非说明了有矛盾之处，在本申请的通篇文字中比容测定都用的是与用于测定OV相同的烟草样品，即，在温度被控制在100℃的循环热空气干燥炉中干燥3小时的烟草。

在这里，水分含量可被视为与烘炉挥发量（OV）等同，因为除水之外，烟草的挥发重量不超过0.9%。烘炉挥发量的测定，只需在控制在100℃的循环热空气干燥炉中干燥3小时后测量烟草的重量损失即可实现。该重量损失相对其原始重量的百分比即为烘炉挥发量。

“筛选试验”是指测定切碎的填料样品的细片长度分布的方法。该试验常被用作在加工过程中细片长度减少的指示值。将150±20g未膨化的烟草填料或100±10g的膨化烟草填料放入一振动装置中。该振动装置采用了一系列直径12英寸符合ASTM（美国材料试验协会）标准的圆形筛盘（由Combustion Engineering Inc.Screening Divsion的辅助机构W.S.Tyler有限公司制造）。用于筛盘的正常筛孔尺寸为6目、12目、20目和35目。该装置的振动距离（冲程）约为1-1.2英寸，振动速度为350±5rpm。该振动器摇动烟草5分钟，以使得样品分成不同的粒度范围。将每一种粒度范围进行称重从而得到样品的粒度分布。

实验室试验证明，通过把烟草置于高湿空气中对其进行快速重排的作法会导致CV的损失。而且还证实当膨化烟草床上发生凝结或过潮湿现象时，也会出现CV损失。当湿空气接触其温度低于该湿空气的雾点的烟草就会发生凝结。当水分变化是因不均匀地接触湿空气而发生于烟草中时就会发生过潮湿。因此，成功的湿空气重排系统必须能够控制空气以相当缓慢的流速通过烟草床，同时还能很好地控制空气相对湿度。气温、气流和气压。以下述方式通过逐渐提高通过烟草的湿空气的水分含量能最好地做到这一点：将烟草置于几乎与其平衡的气流之中。

参见图1，线ABC是典型的萌生烟丝的75°F的等温线。该等温线在设定温度的平衡状态使烟草的OV与环绕它的空气的RH相关联。因此，点B表示在75°F和60%的RH时，膨化烟草样品在平衡状态时其OV约为11.7%。图1中的GEF线表示另一种也被证实为恰当的RH曲线。图1中的HF线表现有技术中，如在平衡室中以极低的气流速度进行实验室重排时的典型曲线。图1中的线IJ表示本发明用于烟草干燥。

图1表示将OV约为6.5%的烟草与RH约30%的空气平衡，使其OV约为11.7%，然后再使其与RH约为60%的空气平衡，通过将烟草置于其水分从40%RH以小增量增加一段时间直到RH达到60%的空气中实现烟草重排，而不是将其直接置于60%RH的空气中。当在这种缓慢变化条件下进行时，气流与烟草之间的质量交换比较慢，因为动力很小，而且膨化的烟草结构也得以保持。将烟草置于其水分含量从约40%RH以较小增量在40～60分钟时间内增至约62%RH的空气中，可以实现膨化烟草的重排而无CV损失。这样可以减少完成重排处理所需的总时间而又不会显著改变膨化的烟草结构。因此，图1中的线DEF和GEF各自表示本发明在重排烟草时的有效实施例。

参见图1，由线段EF和线段ABC说明气流与烟草之间接近平衡的状态。可以理解，当烟草的OV值低于大约7%时，与烟草平衡的空气的相对湿度和用于重排的湿空气的相对湿度的差可以很大而对烟草的填充能力无不利影响。还可以看出，当烟草的OV值从大约7.5%提高到大约11.5%时，用于重排的湿空气的相对湿度可以高出与烟草平衡空气的相对湿度大约2%到8%，可以较大地偏离与较低烟草OV值相关的平衡状态而对烟草的填充能力无不利影响。

当本发明被用于干燥烟草时，未发现烟草的CV有测得出来的损失。即使当干燥气流的相对湿度明显低于与烟草处于平衡状态的空气的相对湿度时，即干燥气流的相对湿度低于烟草的平衡状态时结果也是如此。因此，可以看出，图1中的IJ线仅表示当按照本发明干燥烟草时很可采用的途径中的一个。

本发明可以以分批的或是连续的方法实施。以分批重排方法实施本发明时，接触烟草的气流的湿度被超长时间地提高，以使烟草的水分含量连续升高。可以用如图2所示的环境腔室实现上述目的。将有待重排的烟草在置于环境腔室内部的具有筛目底的盘中，铺在厚约2英寸的床上，这样湿度受控的气流就可以向下通过上述烟草。大小在大约20立方英尺至80立方英尺之间的腔室（由Parameter Generation and Control，Inc.生产，1104 old us 70，West Black Mountain，N.C.28711）在很多研究中被采用。该环境腔室装配有微信息处理机由它实现对腔室中湿度空气状态变化的控制。试验是这样进行的：通过在30～90分钟时间内一点一点地把相对湿度RH低至30%和高至52%空气的相对湿度提高到最终RH分别为59%和65%，而把干燥、膨化的烟草由大约2%原始OV值重排至大约11.5%的OV值。采用大约50～200英尺/分钟的气流速度。RH和温度测量是由一如Thunder 4A-1型装置（由Thunder Scientific公司生产，623Wyoming，S.E.，Albuquerque New Mexico 87123）监控的。气流速度是由一台Alnor Thermo 8525型风速仪测定的（由Alnor Instrument Co.制造，7555 N，Linder Ave，Skokie，Illinois 60066）。实验中，相对湿度由高达约52%的起始值在短约40分钟的时间内升高至达大约62%的最终RH，结果，与在环境受控的房间用维持在60%的RH和75°F的空气慢速通过烟草24～48小时所重排的烟草相比，所得重排烟草具有完全的CV保留量。用速度高达大约200英尺/分，温度大约70～90°F的湿度空气进行上述加湿是成功的。以这种方式重排的膨化烟草与在环境受控的房间里重排的膨化烟草相比其CV损失如果有的话也很小。

本发明也可以以连续的方式实施，在一台Frigoscandia自身盘旋上升的螺旋传送机上最为有效，如图3所示的那种。该装置是由瑞典Helsingborg的Frigoscandia食品加工系统股份公司提供的经特殊改进的GCP42螺旋冷冻器。待重排的干燥烟草由输送器13送入装置10，并在装置10中以螺旋几何形状从螺旋台架14的底部送至顶部（如图中所示），在重排之后从烟草出口11处排出。湿化的空气被向下吹穿过烟草，从湿空气入口15至螺旋后架14的底部，在这里它通过湿空气出口16排出，基本上是逆着烟草的流动方向吹送湿气，即：大部分湿气是从台架14的顶部向下穿过烟草床的叠层，而烟草则是随着输送机的螺旋通道上行。一小部分湿空气是真正沿着输送机台架的螺旋通道从顶部吹至底部。空气流动的这两种形式如图3a所示。这种装置被证实在增加RH方面其效果要比图2所示的装置强一倍。

参见图3a，它是图3所示螺旋输送机台架14的部分剖视图，示出了气流20和22相对烟草床21的路线。如图3a所示，气流20和22是从台架的顶部向下流动的，烟草流是从该装置的底部向顶部移动，在图3a中则表示为从右侧向左侧运动，在螺旋输送机台架上逐步向上升。气流20的主要部分基本上是逆着烟草的行进路线穿过烟草床21叠，层并在稍下的高度上接触烟草，而一小部分气流22则在逆着烟草床运动方向从烟草床21上方通过。这部气流22随后也可通过烟草床21。

将本发明成功地用于重排的关键是设置一台能稳定提高与烟草接触的空气的相对湿度从而提高烟草的OV值的装置。由于其自身盘旋上升的设计，引导大部的空气气流向下穿过载有烟草的多层传送装置（传送装置台架）。当把烟草送进传送装置台架的底部。把湿化空气送至台架的顶部时，空气和烟草的流动整体上看是逆向的。这种大体上逆向的流动在接触烟草的空气中形成一种自然连续的RH梯度，因为当空气向下运动通过正在进行重排处理的烟草时会被逐渐脱水。通过正确选择传送带速度、空气和烟草流速，并控制进入的空气的温度和RH，那些在分批式实验室增湿重排实验中的条件可以接近连续式处理的条件。采用改进的Frigoscandia GCP 42螺旋装置，皮带速度选择为每小时重排150lbOV值3%的膨化烟草，并使其有40～80分钟的停止时间，空气条件为：温度约为75～95°F，进入时相对湿度约为61～64%，空气流量约为1000～2500立方英尺/分（CFM），结果发现能充分重排烟草而无明显的CV损失或可测的烟草断裂。

当重排烟草时，将可以长时间记录相对湿度的装置，如29～03型RH/温度记录仪（由Rustrak仪器公司制造，E.Green-wich，RI）接入上述Frigoscania装置。当该装置被输送上螺旋台架时，这些装置显示出空气的相对湿度稳步增加，在台架底部记录到的初始RH为大约35～45%，这里烟草最干，及至台架的顶部RH达到约62%，这里烟草被最充分地重排。

图6是利用上述Rustrar装置所获得的RH对时间的典型曲线。接近烟草床的空气的百分比RH对时间的曲线如图6所示。初始OV值约为3%的烟草进入重排装置并与RH约为43%空气接触（图6中的A点）。图6显示，随着烟草在螺旋重排装置中推进，接近烟草的空气的RH从大约43%升高到出口处的大约62%（图6中B点）。烟草在从螺旋重排装置中出来时其OV值约为11%。对进入该螺旋重排装置的空气的RH加以控制，以使所得到的重排烟草无明显CV损失。

产生具有RH梯度的空气的其它装置，如图4所示的装置也可用于以连续方式实施本发明。参见图4，烟草在传送机构43上在烟草入口40处进入该装置并在烟草出口41处排出。相对湿度稳定提高的空气被吹送向上或向下流动通过烟草床42上多个区域44，以再现图2中装置的湿度变化效果。这种变化效果可以通过以螺旋形式将来自单一气源的空气从右至左的移动（见图4）而实现，产生基本上与烟草运动方向相反的气流。这样，离开一个区域的空气又成为其左边相邻近区域的进入空气。

为了实施本发明的方法，可以处理完整的熟化烟叶、切碎的烟草，膨化或未膨化的烟草或选择的烟草部分，如烟茎，或重新组成的烟草。该方法可用于上述任何或所有类型的烟草，不论添加或是不添加香料。在干燥烟草的特殊情形下，发现未膨化的切碎的填料可被连续地干燥，在基本上环境温度条件下，基本上逆流方向地流过改进的Frigoscandia自身盘旋的螺旋输送机，在大约1小时内使烟草的水分含量从大约21%的OV减少到约15%的OV。在这种情况下空气进入该装置的顶部时温度约为85°F，RH约为58%，离开时温度约为77°F，RH约为68%。几乎不对或完全不对烟草进行热处理即可实现烟草干燥。

或者，将本发明的方法用于干燥其温度明显高于环境温度的烟草，例如，温度大约为200-250°F的烟草。当干燥在这一温度范围内的烟草时，调节干燥空气的RH和温度以提供完成本发明方法的适宜条件。

与重排烟草类似，已发现干燥最好是通过把最终空气水分含量定在低于将烟草干燥至理想的最终水分含量所需的水分含量而在最少的时间里完成，从而增加了空气-烟草湿度梯度，并进而提高了引起干燥的动力。与重排过程不同的是，气流的最终水分含量可以维持在远低于在干燥之后将与烟草在理想的OV上平衡时的水分含量。

实施例1

为了证实通过限量缓慢供水的方法重排干燥、膨化的烟草与喷雾筒重排相比的好处，将20g烟草填料样品放入密封的干燥机中。该样品在膨化塔中在550°F用液体CO₂浸泡过。这种膨化烟草的OV值为3.4%。据计算，要将该样品的OV含量提高到11.5%大约需要1.89g的水。将这么多的水放入带有橡皮塞的玻璃瓶中，在橡皮塞上还插有一根1/8英寸内径的玻璃管。该瓶也被封装在干燥机中。9天之后，所有的水都被烟草吸收。然后分析烟草，发现它具有约11.5%的原有OV。在这里“原有的”是指烟草环境腔室中与在24-48小时内慢慢通过它的、RH维持在60%、温度75°F的空气达到平衡之前的状态。这种平衡方法通常被用作在进行CV、SV和筛分测定之前将烟草调至标准状态。在此标准平衡之后，干燥重排的烟草其CV约为9.5cc/g，SV约为2.9cc/g，OV约为11.6%。作为对照，将同一烟草的第二个样品直接放入平衡室中并通过在标准状态下平衡而被重排，平衡的OV约为11.3%，CV和SV分别为9.4和2.7cc/g。将膨化烟草填料的第三个样品在喷雾筒中重排至OV原有的11.5%。在平衡之后该样品的平衡OV约为11.6%，CV约为8.5cc/g，SV约为1.9cc/g。

如表1所示，在干燥机中通过水的缓慢限流重排的烟草样品在平衡CV和SV方面与喷雾重排的样品相比，表现出明显的改进。该样品与在平衡室中直接平衡的样品相比也表现出在CV和SV方面稍有改进。

表1

样品原有的平衡后的

OV(%) SV(cc/g) OV(%) CV(cc/g) SV(cc/g)

塔排出 3.4 3.0 11.3 9.4 2.7

筒重排 11.5 1.8 11.6 8.5 1.9

干燥机 11.5 2.7 11.6 9.5 2.9

为在环境室实施重排膨化烟草填料的第二组实验，采用了参数发生控制（PGC）室。该室装备了由PGC有限公司（Parameter Generation and Control Inc.）提供的Micro-Pro 2000型微信息处理机，由它控制室内的条件变化。

实施例2

将大约3磅用液体CO₂浸泡过并与例1所述条件相同的条件下膨化的萌生烟草铺在一个盘的深约2英寸的床上。把具有实心侧壁和筛孔底部的该盘放在一环境室里。然后用75°F，初始RH约36%最后升至RH约60%的空气重排样品1小时以上。空气以45ft/min的速度向下运动穿过烟草床。以3小时、6小时和12小时以上的时间间隔重复上述实验。表2中的结果表明，在这种实验条件下，当变化时间长达约6小时时，重排速度会影响烟草的CV和SV。另外，按照本发明进行的重排与在喷雾筒中进行的重排相比，其CV至少要高大约1cc/g，SV至少要高大约0.2cc/g。不过已经发现这些优点主要是在1小时的较少加湿时间里取得的。

表2

原有的在环境室里平衡

OV(%) SV(cc/g) OV(%) CV(cc/g)

塔排出物 3.10 3.06 11.33 9.71

喷雾筒 11.51 1.61 11.37 8.61

加湿1小时 10.83 1.85 11.38 9.72

加湿3小时 11.44 1.88 11.36 9.81

加湿6小时 11.45 1.90 11.30 9.88

加湿12小时 11.41 1.97 11.27 9.89

实施例3

对重排速度和温度对烟草CV和SV的影响进行了研究。采用由CO₂浸泡过的并在膨化塔中以550°F温度膨化的烟草进行了7组实验。膨化的烟草用以下方法重排：

（1）在60%RH和75°F温度下在环境室内平衡24小时，空气以25ft/min的速度流动穿过烟草;

（2）通过用水喷雾把OV提高到大约7.5%，然后与（1）相同在60%的RH和75°F下平衡24小时;

（3）通过用水喷雾把OV提高到约7.5%，然后在喷雾筒中进行最终重排;

（4）通过用水喷雾把OV提高到大约7.5%，然后采用从46%的初始RH加湿到60%的最终RH的空气进行重排;以及

（5）用RH从约46%升至约60%的湿空气进行加湿。

用湿空气进行的重排在一个PGC环境室中进行，该室装配有一台微信息处理机，用于控制在选定的时间间隔里加湿。选择如下条件：

（1）加湿时间：30、60和90分钟;

（2）空气温度：75°F和95°F;

（3）气流速度：以大约45ft/min的速度向上穿过烟草床，以大约175ft/min的速度向下通过烟草床;

（4）烟草床厚度：2英寸。

除了通过喷雾筒重排的以外，用于所有重排的烟草都是在膨化后从塔的出口处收集的，并在重排之前封装在双层塑料袋里。结果，烟草在重排之前被从膨胀塔出口处的大约200°F的温度冷却至环境温度。当在95°F温度下加湿重排时，仍装在密封袋里的烟草需充分预热，以免在用变化条件处理之前与湿空气接触时发生凝结现象。这些实验的数据列于表3a至3e中。

表3a

原有的平衡过的

样品 OV(%) SV(cc/gm) OV(%) CV(cc/gm)

X 从塔中排出 3.43 3.02 11.31 9.04

S 仅通过喷雾器 8.06 2.14 11.68 8.66

C 通过喷雾器和筒 11.53 1.81 11.59 8.59

F 通过喷雾器并加湿 11.27 1.87 11.51 9.01

90分钟(RH46-60%,75°F)

H 通过喷雾器并加湿 10.96 1.98 11.36 9.48

90分钟

(RH46-60%,75°F)

I 样品H在60%的RH, 11.54 1.95 11.56 9.40

75°F下保持15分钟

J 通过喷雾器并加湿 10.37 2.38 11.28 9.85

60分钟

(RH46-62%,95°F)

K 样品在62%的RH, 11.17 2.26 11.22 9.88

95°F下保持15分钟

表3b

原有的平衡后的

样品 OV(%) SV(cc/gm) OV(%) CV(cc/gm)

X 从塔中排出 3.01 2.85 11.34 9.23

S 仅通过喷雾器 7.51 2.13 11.39 8.87

C 通过喷雾器和筒 11.86 1.59 11.64 8.07

F 通过喷雾器并加湿 10.55 1.64 11.45 8.86

60分钟

(RH46-60%,75°F)

G 在RH60%,75°F条件 11.56 1.64 11.42 8.61

下将样品F保持15分钟

H 通过喷雾器并加湿30 10.28 1.97 11.27 8.99

分钟(RH46-60%,75°F)

I 在RH60%,75°F条件下 11.73 1.82 11.25 8.61

样品H保持15分钟

表3c

原有的平衡后的

样品 OV(%) SV(cc/gm) OV(%) CV(cc/gm)

A 从塔中排出 1.81 2.78 11.37 9.23

B 加湿60分钟

(RH46-60%,95°F) 10.91 1.86 11.47 8.86

C 加湿60分钟

(RH46-60%,75°F) 10.53 2.02 11.28 9.20

D 加湿90分钟

(RH46-60%,95°F) 10.84 1.99 11.45 8.90

E 通过喷雾器 5.39 2.37 11.25 8.71

F 通过喷雾器并直接放在60%的

RH,95°F条件下30分钟 10.80 1.81 11.27 8.39

G 通过喷雾器并加湿60

分钟(RH46-60%,95°F) 10.66 1.85 11.23 8.65

H 通过喷雾器并加湿90

分钟(46-60%RH,95°F) 10.76 1.82 11.24 8.62

I 通过喷雾器并加湿60

分钟(RH46-60%,75°F) 10.65 1.90 11.23 8.75

J 通过喷雾器并加湿90

分钟(RH46-60%,75°F) 10.57 1.87 11.38 8.74

K 通过喷雾器并直接放在RH60%,

75°F的条件下30分钟 10.73 1.87 11.22 8.64

L 通过喷雾器和筒 10.98 1.60 11.39 8.28

表3d

原有的平衡后的

样品 OV(%) SV(cc/gm) OV(%) CV(cc/gm)

T1 从塔中排出 2.83 3.01 11.92 9.46

T2 直接放在RH60%,

75°F的环境中30分钟 11.24 2.27 11.77 9.08

T3 加湿90分钟

(RH46-60%,75°F) 11.08 2.24 11.83 9.29

T4 加湿90分钟

(RH30-60%,75°F) 9.77 2.39 11.85 9.43

S1 通过喷雾器 4.78 2.82 11.66 8.98

S2 通过喷雾器并直接放在RH

60%,75°F的条件下30分钟 11.10 2.19 11.64 8.89

S3 通过喷雾器并加湿90分

钟(RH46-60%,75°F) 10.54 2.25 11.27 9.05

S4 通过喷雾器并加湿60分

钟(RH46-60%,75°F) 10.56 2.22 11.73 9.03

S5 通过喷雾器并加湿30分

钟(RH46-60%,75°F) 9.74 2.29 11.67 9.19

C 通过喷雾器和滚筒 10.48 1.95 11.81 8.80

表3a-3e中所示数据表明，与用滚筒喷雾重排从膨胀塔中排出的热烟草相比，加湿重排冷却的烟草，即大约75°F～95°F的烟草可以使CV增加0.5～1cc/g，SV增加大约0.3-0.4cc/g。发现直接加湿重排塔的排出物时，最好先对烟草喷雾使其OV/含量增至大约7%，然后再加湿重排比较好。用初始RH约为46%的湿空气重排的烟草与用初始RH约为30%的湿空气加湿重排的烟草相比，其CV或SV无明显差别;加湿60分钟或加湿90分钟的重排烟草也没有明显不同。而且还发现可以通过空气以大约175-235ft/min的速度向下运动穿过烟草床重排烟草或是空气以大约45ft/min的速度向上穿过烟草床重排烟草，其CV或SV均无明显差异。另外，与出膨胀塔后直接放在RH60%、湿度75°F的环境室中重排的烟草相比，加湿重排可以得到同样的或更好的CV_S和SV_S。最后，还观察到与喷雾后在喷雾滚筒里进行最终的重排相比，先用水喷雾将OV提高到7.5%再用湿空气加湿能产生更好的DV_S和SV_S。

实施例4

进行了确定气流和气流速度的烟草带走量、气沟和压缩的试验。这些试验是利用两台PGC环境室进行的。两个环境室中的实际空气流量接近500CFM。在一个PGC室中空气是向上运动穿过烟草床，在另一个PGC中空气是向下运动穿过烟草床。将厚2英寸的烟草样品放在5″×5 3/4 ″的开口盘里，该盘具有带筛孔的底部和4英寸高的实心侧壁。这些盘被放在环境室里的架子上。用硬纸板盖住架子未放盘子的部分并用胶带封住所有裂缝，以强迫气流穿过样品。通过改变空气所穿过的样品容器数目可以改变空气流速。用于这些试验的烟草用CO₂浸泡过并在大约550°F下膨胀过。上述烟草在膨胀之后曾经过第一阶段的用水喷雾重排，在OV80%试验期间室内的条件被控制在温度约75°F，RH约为60%。将翼式风速表（气流检测仪，LCA6000型，Frederick，Maryland）和热线式风速表（Alnor仪表公司，Skokie，Illinois，8525型温度计）用于测量气流速度。根据空气相应的向上和向下运动将这些仪器直接放在样品的上面或下面。

当气流向上运动时，当气流以大约26ft/min的低速开动时马上会观察到烟草有轻微的抬起现象。然后就形成一小气沟，烟草也逐渐稳定下来。这些气沟形成的结果是，发现气流极不均匀地通过烟草床（大约22-45ft/mim，平均流速26ft/mim）。随着平均气流速度的增加，有更多的气沟出现，当达到45ft/mim以上时，可看到明显的烟草夹带和“顺散现象”，随之而来的是在烟草床上出现大的气沟。

当气流向下运动时，在所有被研究的速度下都观察到了压缩和穿过烟草床的后气流速度相应减少的现象。这一结果列在表4中。当初始速度约为192ft/mim，烟草床厚度被压缩大约28%，结果穿过烟草床后的气流速度为减少至141ft/mim。当初始气流速度为大约141ft/mim或更小时，烟草床的压缩量约为初始速度为192ft/mim时的一半，穿过烟草床后的气流速度减少的更少。

表4

烟草床压缩对通过该床的气流速度的影响

气流速度(ft/mim) 床厚(英寸)

始终 %变化始终 %变化

192 141 27 2 1.45 28

161 144 11 2 1.65 18

141 133 6 2 1.70 15

104 98 6 2 1.80 10

43 41 5 2 1.90 5

基于以上实验可以确定，通过在以下条件下加湿可以较好地重排膨化烟草：

（a）时间：大约60～90分钟;

（b）RH：起始RH约为30～45°F。最终RH约为60-64%;

（c）温度：大约为75～95°F。

（d）空气流速：向上的速度接近45ft/mim，向下的速度接近235ft/mim。

实施例5

以大约150lb/hr的速度使荫生烟草和白菜烟草的混合物通过一冷却运输机，使其在被送入改进的Frigoscandia GCP 42型自身盘旋的螺旋装置之前由大约200°F的温度降温至约85°F上述烟草混合物按照待批的，普通受让的cho等人的专利申请S.N.07/717，067所述的用CO₂浸泡过，并按照上述实施例的方法膨胀过。烟草通过该螺旋装置以其底部流动至顶部。气流是以该装置的顶部流至底部，产生一种烟草流与气流的大体上的逆流现象。由于烟草对空气连续脱水的结果，该装置能够加湿重排烟草。烟草进入该处理之前其OV大约为3%，而在离开时其OV大约为11%，输入材料平衡后的CV大约为10.53cc/gm，而重排材料平衡后的CV大约为10.46cc/gm，表明在经过重排处理之后烟草的填充力无明显损失，即，根据方差计算的标准分析来判断，从统计学上看其填充力无明显损失。另外，通过筛分试验测定，在重排处理中烟草粘度也没有明显可测的减小。

实施例6

利用在不同的塔温下膨化的各种烟草进行一系列的实验，其中，烟草按照本发明的方法被重排过。在每个处理中，以大约150lb/hr的速度（以重排的烟草质量计）在一台例5所述的Frigocandia自动盘旋的螺旋装置中对烟草进行重排。进入重排装置的空气被控制在温度85°F，相对湿度62%。通常，离开重排装置的空气其温度大约为90-95°F，相对湿度大约为40-45%。如表5所示，按照本发明的方法重排的烟草在填充力方面无明显损失。

实施例7

以大约200lb/hr的速度把OV约为21.6%的萌生烟草输入例5所述的改进型Frigoscandia自身盘旋的螺旋装置，将该装置用作可干燥装置。烟草从底部至顶部地流过该螺旋干燥装置。气流则从顶部流至底部，形成烟草流和气流的基本上的逆流的现象。在大约60分钟的停留时间里，采用进入时温度大约为95°F，RH大约为35%的空气成功地把烟草的OV干燥至大约12.2%。离开干燥装置的空气温度大约为83°F，RH约为62%。进入和离开干燥装置的烟草被冷却至温度大约为75°F，这表明基本上没有发生对烟草的热处理。这一干燥处理的结果是，平衡的烟草其CV未发生变化。采用较高温度进行程度可控制的热处理可以取得类似的结果。

尽管特别结合优选实施例对本发明进行了解释和说明，但是，本领域技术人员应该看到在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以在形式和细节方面做出各种改变。

Claims

1、一种提高有机物质水分含量的方法，包括以下步骤：

(a)将有机物质同相对湿度接近该有机物的平衡状态的气流接触；以及

(b)提高接触有机物质的气流的相对湿度，以提高有机物质水分的含量，其做法是：使接触有机物质的气流的相对湿度维持在接近该有机物质的平衡状态，直至获得理想的有机物质水分含量。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（b）之后有机物质的平衡CV并不是显著低于步骤（a）之前有机物质的平衡CV。

3、一种提高有机物质水分含量的方法，包括以下步骤：

（a）把有机物质放在输送机上形成有机物质床;

（b）将上述有机物质与流动方向基本上与有机物质床的流动方向相反的气流接触;以及

（c）以如下方式把气流的一部分水分含量转移到有机物质里：将接触有机物质的气流的相对湿度维持在接近该有机物质的平衡状态，因此，随着气流以基本上与有机物质床相反的方向流动，气流被逐渐脱水而有机物质被逐渐水合，直至获得理想的水分含量。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于步骤（c）之后有机物质的平衡CV并不明显低于步骤（b）之前有机物质的平衡CV。

5、如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于在与气流接触之前有机物质的温度低于38℃（100°F）。

6、如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于在将有机物质与气流接触的步骤之前，有机物质的初始水分含量大约为1.5-13%。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于在将有机物质与气流接触的步骤之前，有机物质的初始水分含量大约为1.5-6%。

8、如权利要求3所述的方法，其特征在于步骤（c）之后有机物质的理想水分含量大约为11-13%。

9、如在先权利要求中任一项所述的方法，其特征在于与有机物质接触的气流其相对湿度大约为30-64%，温度大约为21℃（70°F）～49℃（120°F）。

10、如在先权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，气流的温度是经过选择的，以便对有机物质进行需要的热处理，而气流的相对湿度也是经过选择，以便进行重排。

11、如在先权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述有机物质是烟草。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于所述烟草是膨化的烟草。

13、如权利要求11所述的方法，其特征在于烟草是从膨化或未膨烟草、整叶烟草、分割或切碎的烟草、烟茎、再造烟草或上述烟草的任意组合中选择的。

14、一种减少有机物质水分含量的方法，包括如下步骤：

（a）将有机物质与相对湿度接近或低于该有机物质的平衡状态的气流接触;以及

（b）减少接触有机物质的气流的相对湿度，以如下方式减少有机物质的水分含量;将接触有机物质的气流的相对温度维持在接近或低于该有机物质的平衡状态，直至有机物质达到理想的水分含量。

15、如权利要求14所述的方法，其特征在于步骤（b）之后有机物质的平衡CV并不明显低于步骤（a）之前有机物质的平衡CV。

16、一种减少有机物质水分含量的方法，包括如下步骤：

（a）把有机物质放置在输送机上形成有机物质床;

（b）将有机物质与流动方向基本上与该有机物质床流向相反的气流接触;

（c）以如下方式将有机物质的一部分水分含量转移给气流：接触有机物质的气流的相对湿度维持在接近或低于该有机物质的平衡状态，因此，随着气流以基本上与有机物质床流向相反的方向运动，有机物质被逐渐脱水而气流则逐渐水合，直至该有机物质达到理想的水分含量。

17、如权利要求16所述的方法，其特征在于步骤（c）之后有机物质的平衡CV并不明显低于步骤（b′）之前有机物质的CV。

18、如权利要求14-17中任一项所述的方法，其特征在于还包括在步骤（a）之前把有机物质的温度从大约38℃（100°F）预热至大约121℃（250°F）的步骤。

19、如权利要求14-18中任一项所述的方法，其特征在于有机物质与气流接触的步骤之前其温度低于大约121℃（250°F）。

20、如权利要求19所述的方法，其特征在于有机物质在与气流接触的步骤之前其温度低于大约38℃（100°F）。

21、如权利要求14-20中任一项所述的方法，其特征在于在有机物质与气流接触的步骤之前，有机物质的水分含量大约为11-40%。

22、如权利要求14-21中任一项所述的方法，其特征在于接触有机物质的气流其相对湿度大约为20-60%，温度大约为21℃（70°F）-49℃（120°F）。

23、如权利要求14-22中任一项所述的方法，其特征在于气流的温度是经过选择的，以进行所需要的热处理。

24、如权利要求14-22中任一项所述的方法，其特征在于气流的温度是经过选择的，以便基本上不会发生热处理。

25、如权利要求14-24中任一项所述的方法，其特征在于气流温度大约为24℃（75°F）～121℃（250°F）。

26、如权利要求14-25中任一项所述的方法，其特征在于所述有机物质是烟草。

27、如权利要求26所述的方法，其特征在于所述烟草是切割的烟草。

28、如权利要求26所述的方法，其特征在于烟草是从膨化或未膨化的烟草、整叶烟草、切割或切碎的烟草、烟茎、再造烟草或上述烟草的任意组合中选择的。

29、如在先权利要求中任一项所述的方法，其特征在于将有机物质与气流接触的步骤是采用螺旋输送机以连续方式进行的，其中气流方向基本上与有机物质流的方向相反。

30、如在先权利要求中任一项所述的方法，其特征在于将有机物质与气流接触的步骤是利用线性输送机以连续方式进行的。

31、如权利要求30所述的方法，其特征在于所述线性输送机被设计成具有多个提高相对湿度的区域。

32、如在先权利要求中任一项所述的方法，其特征在于将有机物质与气流接触的步骤是利用速度大约为0.23-1.22m/s（45-240英尺/分）的气流进行的。

33、如任一项在先权利要求所述的方法，其特征在于将有机物质与气流接触的步骤是通过让气流向下或向上穿过有机物质床，或是让气流同时向下、向上穿过有机物质床而实现的。

34、如权利要求1-10或14-25中任一项所述的方法，其特征在于所述有机物质是吸湿性有机物质。

35、如权利要求29所述的方法，其特征在于所述吸湿性有机物质是从水果、谷类、咖啡、药材、茶或它们的任意组合中选择的。

36、如权利要求29所述的方法，其特征在于所述螺旋输送机包括具有多个叠层的台架，气流流过该台架连续地穿过连续的各叠层。